1-1地球的起源 1-2探索地球歷史的方法與限制 1-3地球的歷史 第1章探索地球的起源 1-1地球的起源 1-2探索地球歷史的方法與限制 1-3地球的歷史

天空看起來像個巨大的圓球，星星則像鑲嵌在圓球上，並且距離地球遠近都一樣。這個假想的圓球狀天空，就稱為『天球』 星星都是宇宙中的恒星在天球上的投影，並不代表恒星真正的位置遠近和大小及亮度。

歐洲首枚人造衛星成功撞月 歐洲第一艘月球探測衛星「史邁特一號」，在格林威治時間今天上午五時四十二分（台灣時間今天下午一時四十二分）成功撞擊月球表面，圓滿結束為期十六個月的任務。 「史邁特一號」以每秒兩公里（每小時七千兩百公里）的速度，撞擊月球表面，地點位於月球西南部卓越湖。 科學家表示，撞擊產生直徑三至十公尺的坑洞，所激起的塵土和碎石，將有助科學家了解月球地質的組成。

美瑞聯合發現宇宙壽命達135億年 2006/09/01瑞士與美國科學家最近聯手揭開人類最老的奧秘，發現宇宙壽命長達一百三十五億年。 研究人員利用以「重力透鏡」為基礎的新技術，了解宇宙的生命及確定宇宙有開端，是現代科學的最重要發現之一。 1920年代以來，科學家就企圖確定「宇宙大爆炸 (the Big Bang)」的時間，現已逐漸接受透過估算反轉宇宙擴大速率的方法，來取得答案。 新方法最早在1970年代提出 主要:衡量太空深處觀測到的形象間的時間差異。 蘇黎世大學理論物理研究院研究員馬奇歐表示，重力透鏡是一個重要步驟，方法簡單，節省時間與金錢，並使計算更為精確。

太陽系行星變8顆 教部:教科書以學界結論為主 來自全球七十五國的兩千五百名科學家今天在「國際天文聯合會」大會激辯之後，制定最新的行星定義，投票決定把冥王星自太陽系行星中降級，歸入「矮行星」；未來太陽系中，只剩八大行星。 國際天文聯合會大會決議，與之前「行星定義委員會」提出的草案大不相同；行星定義委員會原本打算維持冥王星的行星地位，另把冥王星最大衛星「卡倫星」（Charon，與冥王星形成雙行星）、去年新發現位在「科伊伯帶」的「2003 UB313」（暱稱「齊娜」），還有小行星帶的「榖神星」(Ceres)，都晉升為行星。 對國際天文界把冥王星從九大行星中除名，中央大學天文所教授孫維新表示，這是「有智慧、有魄力」的做法。學界早就認為冥王星是個「怪胎」，只因為它是美國人發現的，就「不敢」輕易改變其地位，現在終於做出正確的決定。

太陽系行星變8顆 教部:教科書以學界結論為主 大會通過的行星定義如下：「行星這種星體繞行恆星，本身擁有足夠的質量而自行產生重力，可以克服各種剛體的力，因此維持流體靜力平衡（近似球形）的形體，同時公轉的軌道空間並未與其它行星交會。」按此定義，冥王星自動失去行星資格，因為其橢圓形的公轉軌道會跟海王星交會。 冥王星未來被歸入新分類「矮行星」(dwarfplanet)，很像很久以來大家稱為「較小行星」的天體。與冥王星同屬「矮行星」的成員還有穀神星與2003 UB313。決議另把繞行太陽的較小星體編為第三等級，稱作「太陽系小星體」(Small Solar- System Bodies)，適用於為數眾多的隕石、彗星及其他非人造的衛星。 國際天文聯合會決定，等於制定基本標準，各類星體要能符合，才能申請加入行星俱樂部。此後，太陽系行星「會員權」，只限制在八大「古典」（classical，另譯「典型」）行星，以距離太陽的遠近，依次為水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。

太陽系行星中，冥王星因體積較小、運行軌道怪異等問題，列為太陽系第九大行星的地位一直受到天文學界爭議，國際天文學聯合會經舉手表決通過，冥王星遭降級，不再名列太陽系行星，而太陽系八大行星為水星、地球、金星、火星、木星、土星、天王星與海王星。 知識是不斷在更新的，學界如有新的結論，而教科書來不及更動時，學校教師可依照學界結論，提供學生補充教材，而升學考試的標準答案，也必須以學界結論為主。 由於國際天文學會已有最新結論，太陽系改成八大行星的補充資料，需由地球科學學科中心（高雄女中）負責更新，而各校教師也必須提供學生最新的補充資料，未來太陽系行星若有變動，仍須以學界的最新結論為準。

冥王星遭降格美國數百位科學家不滿連署推動翻案 路透華盛頓電---數以百計的美國科學家連署，挑戰把冥王星從行星降格的決定。 國際天文聯合會(IAU)上週以投票表決，通過將原被視為太陽系第九行星的冥王星降格為矮行星。但是連署請願行動的發起人之一斯特恩(Alan Stern)說，IAU的決定是受到政治力的操控。斯特恩任職於科羅拉多州波爾德的西南研究院，他說：「IAU可以說天空是綠的，但那卻不能真的讓天空變綠。」「IAU自創了一個技術上、語義上都錯誤的定義，讓科學界蒙羞。」 300名連署的天文學家和行星科學家表示不會採用IAU的定義。他們正籌劃在明年舉辦研討會重新推敲較好的定義。

1-1-1中國古代宇宙觀 盤古氏 ----開天闢地 漢＜淮南子＞-----宇宙的定義 -----蓋天說 -----渾天說

關於天、地的起源，西方有上帝創造天、地和萬物的說法，而中國則有著盤古開天闢地的傳說。根據《山海經》的記載，宇宙是由一個叫盤古的神創造的。 根據古籍《藝文類聚》徐整三五曆紀的記載：天地混沌如雞子，盤古生其中。萬八千歲，天地開闢，陽清為天，陰濁為地，盤古在其中。一日九變，神於天，聖於地，天日高一丈，地日厚一丈，盤古日長一丈，如此萬八千歲，天數極高，地數極深，盤古極長。後乃有三皇.。 在天地開闢之前，宇宙不過是混混沌沌的一團氣，像一個大雞蛋，裏面沒有光，沒有聲音，盤古就生在其中。盤古用大斧把這一團混沌劈了開來。天和地分開了，輕的清的氣往上浮，就成了天；重的濁的氣往下沈，就成了地。以後，天每天高出一丈，地每天加厚一丈，盤古氏本人也每天長高了一丈。這樣過了一萬八千年，天就很高很高，地就很厚很厚，盤古氏當然也成了頂天立地的巨人。 盤古後來如何呢? 五運歷年記載 ： 意思是說：後來，盤古死了，他的左眼變成了太陽，右眼變成了月亮，頭髮、鬍子變成了星星，嘴裏最後呼出的氣變成了風和霧，聲音變成了雷霆閃電，身上的肉變成了土地，四肢變成了山脈，血液變成了江河，從此天上有了日月星辰，地上有了山川樹木，萬物欣欣向榮起來，才有了現在這個鳥語花香的美麗世界。秦漢時，民間傳說，盤古的頭為東嶽，他的腹部是中嶽，左臂是南嶽，右臂為北嶽，腳為西嶽。（四嶽）先輩說，他高興的時候是睛天，發怒的時候是陰天。還有的說，他的牙齒和骨頭變成了金屬和石頭，精髓變成了珍珠和玉石，流的汗是滋潤大地的雨水。寄生在他身上的各種小蟲子，因感受到風吹，都變成了大地上的人。總之，宇宙即盤古，盤古即宇宙。盤古又是與天地同生長的巨人。

1-1-2西方宇宙 西元前340年—亞里斯多德 西元 1世紀 ------托勒密----地心說 西元 1世紀 ------托勒密----地心說 宇宙中心是地球，環繞在它外面的是許多圓氣軌道，其軌道上有月亮、太陽、恒星及五顆行星 1543 年 ------哥白尼----日心說(天体運行論) 宇宙中心是太陽;地球繞太陽公轉外，還有自轉 ------牛頓 -----萬有引力定律 宇宙中每個物体都與其他各個物体相互吸引，物体質量愈大，距離愈接近，引力愈大。解釋了宇宙中各星体彼此間運動的關係。 1929年 ------哈伯 -----宇宙擴張說 1948年 ----- 加莫夫------大霹靂學說 大約150億年前，宇宙中的物質都聚集在一起，形成一個密度無限大、質量無限大的原點，此原點開始以非常高的速度向外膨脹，稱為大霹靂。

大霹靂學說 物質形成 大霹靂 星球和星系形成

1-1-3地球的起源 大霹靂 擴張的宇宙 星系(包含:銀河系+其中的太陽系+地球) 太陽系的生:一團氣体＋塵埃的星雲收縮 大霹靂 擴張的宇宙 星系(包含:銀河系+其中的太陽系+地球) 太陽系的生:一團氣体＋塵埃的星雲收縮 　　物質不斷向中心聚攏　　　原始太陽 　周圍的氣体往原始太陽聚集，距離較遠的氣体＋塵埃則繞著原始太陽旋轉　形成圓盤狀旋轉的星雲。圓盤上先形成無數的微行星，微行星彼此碰撞，漸成長為原始行星。這過程不斷持續，最後成為今日太陽系的形貌。 科學家認為：太陽系內的太陽、行星（包括地球在內）及其他物質，大約４６億年前同時生成。 肉眼可看最遠天体-＜補充1＞- M31(仙女座銀河) 開始： AEEA 天文教育資訊網

太陽系的生成 萬有引力使一團雲氣向內收聚，在中心形成太陽，四周雲氣則形成扁盤狀，當中的塵埃則凝聚成各個行星。 今日的太陽系 中心形成原始太陽 物質逐漸向中心靠攏 行星生成 星雲

地球的演變 原始地球是熔融狀態的火球 逐漸冷卻後地殼形成 溫度再降低，地球表面便有大面積的海水覆蓋。

沈積構造可藉以推測岩層的上下關係與沈積物沈積時的環境 1-2探索地球歷史的方法與限制（國中） 在沈積時，沈積物受環境或生物影響，形成一些特有的形狀，稱為『沈積構造』 沈積構造可藉以推測岩層的上下關係與沈積物沈積時的環境

1-2探索地球歷史的方法與限制 人類的歷史:無文字(史前史:研究方法:人類的遺物; 遺址、神話、傳說等)、有文字(歷史) 地球演化歷程記錄---岩層與化石中 根據對現今地質作用的觀察與瞭解 推演地球演化歷史 地球的年齡:根據隕石的放射性定年而測定的 因地球最初形成的岩石已經被侵蝕或變質，而隕石與地球大約同時形成(課外!) 根據地層中化石的有無，及化石所記錄的生物演化程度，我們將地球的歷史劃分出一些段落，訂出年代新老，做出地質年代表。 地球歷史久遠，地層紀錄殘斷不全，經由各種科學方法，以不同角度探尋證據，對於各種假說反覆推敲與驗證，才能重建地球演變的歷史(課外!)

探索地球歷史的方法與限制 方法： 限制： 辨認岩石性質 辨認岩層構造 利用岩層中所含的化石 利用放射性同位素定年 地層資料並不完整 採樣困難 分析過程的誤差 理論的限制與缺失

☼地質年代分期

最古老的沉積岩和化石 由在格陵蘭島發現最古 老的沉積岩研判----海 洋在39億年前就已形成 ，當時可能最早的生物 也出現了。

澳洲西部找到的 35億年老的疊層石 及其中所含的藍綠菌化石代表著早期地球的生物形式。

地質年代的訂定 決定相對地質年代的方法： 地層疊置定律 截切定律 化石連續律 決定絕對地質年代的方法： 放射性元素定年法

地層疊置定律 未經地殼變動的沉積地層中，最早生成的地層必然在最底下，愈往上地層的年紀愈輕。應用這個原理，整套的沉積岩層便可互相比較，排出先後順序，而得到相對的地質年代。 疊置定律的運用：可編繪出一個完整的地層剖面（或稱為地層柱），然後據以決定各個岩層的相對排序，也就是哪一層比哪一層老或年輕。

地層對比 經由比較地層剖面中所含化石群的異同，相隔兩地的地層可以互相比對。上圖中甲、乙兩地區各地層中所含化石群的比對， A、D兩地層所含化石群相同，可知乙地區缺少B、C兩層。

截切定律 後發生的地質活動會影響早先生成的岩層。 岩漿切過沉積岩層後冷卻形成火成岩，則火成岩的生成時間顯然比沉積岩晚。 火成岩

化石連續律 生物的演化有一定的順序，因此可把含化石的地層，依據生物演化的現象及地層形成的年代先後排序，決定其相對地質年代，亦為研究地球歷史的主要依據。 例：含三葉蟲化石之地層較含哺乳類形成年代早。

絕對地質年代 利用岩石礦物中的所的放射性同位素衰變的程度，計算出岩層形成的年齡，可決定岩石的絕對地質年代。 原理：放射性元素（母元素）隨時間的進行會蛻變成其他元素（子元素），母元素原子數蛻變一半所需的時間稱為半衰期。因此，比較母元素與子元素的存在量，便可知道該礦物生成的年齡。

比較母元素與子元素的量，可決定岩石生成的年齡 絕對地質年代 放射性元素（母元素）隨時間會變成其他元素（子元素） 母元素原子數蛻變一半所需的時間稱為『半衰期』 比較母元素與子元素的量，可決定岩石生成的年齡

地質年代表 又稱為隱生元，地層保存之化石數量稀少。 有殼生物突然大量出現，為隱生元與顯生元的劃分依據

顯生元代表性生物

地質事件對生物演化的影響 古生代晚期：大規模火山噴發，導致大氣成分與氣候改變，許多物種滅絕。 中生代早期：盤古大陸分裂飄移，使生物的歧異度增高。 中生代晚期：巨大隕石撞擊地球，大量生物包括恐龍從地球上消失。 第三紀中期：新生代激烈造山運動，更多水氣被帶至極區。冰川增長，海平面將低二百公尺，對生物棲息產生巨大影響。

火山活動、氣候、海水面的改變

地球的歷史

參觀台北市天文科學教育館 天文知多少?

本報綜合報道即將於2月26日出版的《新科學家》雜誌報道說，有大量的證據表明，距地球大約5000萬光年的室女座星雲不存在恒星，是一個“暗物質星系”。如果這一結論得到證實，銀河形成之謎也有望迎刃而解。 　　 　　暗物質星系：理論與現實之間的橋梁 　　 　　據報道，室女座星系由一個巨大的氫雲和奇異的暗物質組成，裏麵包含的物質足以產生數百萬顆恒星，但是某些因素阻礙了恒星的產生。科學家此前預測，宇宙中的確存在這樣的“黑色星系”，並且其數目可能是一般星系的100倍。但是室女座星系是第一進入人類視野的。 　　 　　室女座星系的發現為天體物理學家探討銀河系的形成提供了條件。英國諾丁漢大學的邁克爾·梅裏菲爾德說：“如果宇宙中沒有暗物質星系，物理學將失去一個重要的板塊。”幾十年來，通過電腦模擬，科學家預測，宇宙中可能存在大量的小星系，比如在我們所處的星系群中，除了巨型的銀河系和仙女座星系，還可能存在上百個侏儒星系，但是到目前為止，只有35個侏儒星系進入了人類的視野。科學家推測，之所以會出現這種情況，一個重要的原因是，那些不能觀測到的侏儒星系很可能是“暗物質星系”。美國康奈爾大學的裏卡多·喬瓦內裏說：“尋找這些暗物質星系很重要，因為銀河系形成理論和觀測結果之間存在巨大的差異。” 　　 　　天文學家：一直在仰望星空 　　 　　2004年12月11日，《新科學家》雜誌披露說，科學家在銀河系發現一個侏儒星系，裏面沒有一顆年齡超過50萬年的恒星。這個星系要麼是最近才形成的，要麼之前一直是一個“暗物質星系”。 　　 　　試圖解開銀河形成之謎的科學家從這個發現中大受鼓舞。英國卡迪夫大學的羅伯特·敏辛又帶領一支國際科學家隊伍，利用敏感的拉威爾無線電天文望遠鏡在曼徹斯特大學的約德勒爾天文臺尋找室女座星系附近的“暗物質星系”。最近，他們發現了一個編號為“室女H21”的旋轉星系，除了裏面的小星系，它所包含的氫氣足以生產1億顆太陽大小的恒星。此前，科學家用高性能光學望遠鏡觀測發現，黑色星系內也有恒星。敏辛和他帶領的科研小組用2.5米艾撒克-牛頓光學望遠鏡在西班牙的拉-帕爾馬觀測到的結果卻是，暗物質星系內根本不存在恒星。“這是第一個我們可以確定是暗物質星系的天體。”敏辛說。 　　 　　室女H21：是黑色的但不是侏儒 　　 　　但是，這樣的發現還不足以回答所有的問題。即便“室女H21”星系的確是“黑色的”，但也未必就是天體物理學家所期望的侏儒星系。 　　 　　如果這些星系是由一般物質構成，它們的旋轉速度將把它們撕得粉碎。像這樣大的星系，必須有強大的重心牽引力才能把裏面的天體約束在一起。科學家推測，這樣強大的重心牽引力很可能來自“暗物質”。敏辛帶領的科研小組對“室女H21”的旋轉速度進行了測量，他們發現“室女H21”包含的“黑色物質”應該是銀河系“暗物質”的1/10.如果此說成立，它包含的氫氣應該是實際觀測到的100倍。這樣一來，“室女H21”顯然就不是一個侏儒星系，而是一個巨型星系了。 　　 　　對於敏辛及其科研小組的觀測結果與理論之間的巨大差異，諾丁漢大學的邁克爾·梅裏菲爾德認為，敏辛及其科研小組觀測到的可能根本就不是黑色星系。“他們的觀測結果充滿矛盾。我猜測，他們可能被兩個經過的氫雲愚弄了。”梅裏菲爾德說，一個天體從另一個天體身邊經過會影響後者的旋轉速度。 　　 　　但敏辛堅持說：“據目前所知，（室女座附近）沒有氫雲，兩個氫雲在一起幾乎是不可能的。”他認為，他們很可能低估了黑色星系中氫氣的含量。如果遠方類星體釋放出來的紫外線使大量氫原子發生電離，無線電天文望遠鏡捕捉到的氫氣肯定比較多。（康平）